研究平抛物体的运动2

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1、研究平抛物体的运动1．基本测量工具和测量数据（1）基本测量工具及其使用本实验仅需用毫米刻度尺测小球水平位移x和竖直位移y。（2）测量数据的有效数字因为实验中取用的g值通常有3位有效数，测量长度若以米为单位，有效数字的末位应在毫米位，即有4位有效数字。2．实验条例与点拨[实验目的]（1）学习描绘曲线运动轨迹的方法（2）测定平抛小球的初速度，巩固对平抛运动性质的认识[实验器材]①J2135-1型碰撞实验器（斜槽轨道）②金属小球③白纸④有孔卡片⑤平木板⑥铅笔⑦图钉4枚⑧刻度尺⑨竖直固定木板的支架⑩小铅锤点拨：

2、小铅锤仅用作校准平木板是否竖直和在木板上作竖直线，不同于碰撞实验中的作用。[实验原理]运用平抛运动的规律：水平方向x=u0t，竖直方向y=1/2gt2，两个分运动合成可得轨迹方程y=gx2/2u02；可得初速u0=x√（g/2y）。[实验步骤]1.用图钉把白纸钉在竖直的木板上，如图2-50。点拨：如果木板不铅直将影响球的飞机，可能相撞或摩擦，因此要用铅锤线校准。1.在紧造木板的左上角固定斜槽。点拨：固定斜槽时要使其末端切线水平，确保小球飞出作平抛运动，可将小球置于平轨部分，若球随遇平衡即可。（3）确定小

3、球飞出时的初始位置即坐标原点O，并过O用铅锤线描出y轴竖直方向。点拨：坐标原点（即小球做平抛运动的起点）是球在槽口时其球心在竖直纸板上的水平投影点O，如图2-51所示，即O点在水平槽口端点正上方r处。（4）把事先做好的带孔的卡片用手按在竖直木板上，调节卡片位置，使槽上滚下的小球正好从卡片孔穿过，用铅笔记下小球穿过孔时的位置，如图2-50所示。点拨：小球每次应在相同的适当高度从斜槽上滚下，在斜轨上释放小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夹或挡板（如尺子），这样做重复性好，能确保每次的初速相同。（5）取下白纸，

4、以O点为原点再画一条水平向右的x轴，（与u0方向相同）（6）根据记下的小球穿过孔的一系列点的位置，画出平滑曲线即为小球做平抛运动轨迹。（7）在曲线上（轨迹上）选取距O点远些的点测出它们的坐标（x，y），填入表中来计算球的初速度，最后取平均值。点拨：计算初速度不取用由卡片描的点，而重新在画出的x轴上由O起取出几个等距离的点，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降高度，看这些高度的比值是否近似等于1：4：9：……这样做，一是验证了平抛运动的性质，二是减少计算的麻烦和减小结果的误差。[实验记录]g=_______

5、__米/秒2次数物理量1234567测x坐标（米）　　　　　　　测y坐标（米）　　　　　　　算飞行时间t=√（2y/g）（秒）算初速度u0=√（（g/2y）·x）（米/秒）点拨（1）：小球从同一高度滑下而算出的初速度不同，引起误差的原因可能是：①重做实验时竖直木板位置发生改变，使描出原点O发生变化。②重做次数太少，描绘的点子太稀，轨迹不平滑，使所选坐标点发生偏差。③卡片的孔太大，每次描点坐标发生偏差。④用直尺测x，y有误差。⑤槽口末端未保持水平，使算出v0偏小。实验中易混的是：y-x轨迹图象与竖直方向的

6、位移时间图象y-t，如图2-52所示。易错的是：小球抛出的初始位置即y-x坐标系的原点O的定位。易忘的是：小球每次在相同的高度滚下，板子不能移动，忘记初始位置。点拨（2）：某同学做研究平抛物体的运动实验，只用铅笔准确地描出小球经过空间三点A、B、C的位置，但忘记初始位置O，如图2-53，他取下图纸先过A作平行纸边缘的x轴，再过A作y轴垂直，测出图中几个数据，则根据图中数据仍可求出小球的初速度和小球初始位置（g取10米/秒2）根据Δy=gT2求出时间间隔T=0.1秒根据Δx=v0T求出v0=1米/秒根据（

7、vAy+vBy）/2，T=0.15和uBy-uAy=gT得uAy=1米/秒根据y=u2Ay/（2g）得x0=v0T=0.1米，即v0=1米/秒O点（-0.1米，-0.05米）。[实验结论]平抛实验中小球作平抛运动轨迹是抛物线，其平抛初速度3．实验变通变通（1）：某同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，预先用天平称出了小球的质量m，试图通过实验测出小球通过斜槽轨道克服摩擦力做的功，简要方法如下：如图2-54。①用米尺测出小球释放点离桌面的高度h1和桌高h2。②测出小球离开水平槽口的水平距离s。由动能定理：

8、mgh1=wf=1/2mu02。由平抛运动得：s=v0th2=1/2gt2。由上面三式得：wf=mgh1-（mgs2/4h2）变通（2）：用一把卷尺比较两个同学水平抛出同一小球的作用力之比和做功之比（设球在手的时间相同）简要方法如下：用卷尺测出水平抛出小球的抛点高度h1、h2，球落地点离抛点的水平距离s1、s2即可（忽略空气阻力）。由动能定理：W1=1/2mu12①W2=1/2mu22②由动量定理：F1t=mu1③F2t=mu2④由平抛知识